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专利号: 2020114296815
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2023-09-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜,其特征在于,包括表面和内部孔道中均匀负载MOFs的气凝胶膜填料,以及填充在气凝胶膜孔道中的聚合物基体材料。

2.一种纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)纳米纤维分散液通过溶胶‑凝胶自组装得到纳米纤维水凝胶薄膜;

2)将上述纳米纤维水凝胶薄膜先后浸没在金属‑有机骨架化合物(MOFs)对应金属离子和有机配体溶液中,在振荡条件下,MOFs颗粒原位负载在水凝胶薄膜纳米纤维骨架上,获得MOFs颗粒均匀分布的MOFs@纳米纤维杂化水凝胶膜;

3)将上述杂化水凝胶膜进行真空冷冻‑干燥得到MOFs@纳米纤维杂化气凝胶膜;

4)将聚合物基体材料溶液回填到上述杂化气凝胶膜填料网络中,通过交联固化后得到高负载量MOFs颗粒均匀分散的优先透醇型混合基质渗透汽化膜。

3.根据权利要求2所述的纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中的纳米纤维为Kevlar纳米纤维、羧基化纤维素纳米纤维、细菌纤维素纳米纤维中的一种或几种;纳米纤维分散液浓度为0.1~20%(w/v);刮刀厚度为0.02~5mm;

纳米纤维分散液进行溶胶‑凝胶自组装所用凝固浴为纯水或有机溶剂与水混合体系,有机溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇等中的一种或几种;有机溶剂与水的体积比为0.1~4/1,凝固浴温度为0~65℃。

4.根据权利要求2所述的纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中MOFs种类为ZIF‑1、ZIF‑8、ZIF‑67、ZIF‑90、ZIF‑91中的一种或多种混合;振荡条件:温度5~90℃,振荡频率5~200rpm,振荡时间0.1~72h。

5.根据权利要求2所述的纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜的制备方法,其特征在于,所述步骤3)中真空冷冻‑干燥条件为:温度‑55~‑5℃,真空度为5.0~200Pa,时间为2~48h。

6.根据权利要求1‑5任一项所述的纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜的制备方法,其特征在于,所述步骤4)中聚硅氧烷固化方式为热交联固化或紫外诱导交联固化中的一种。

7.根据权利要求6所述的纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜的制备方法,其特征在于,所述热交联固化具体步骤为:将MOFs@纳米纤维杂化气凝胶膜浸没到聚合物基体材料溶液中2~120min,去除膜表面吸附的多余溶液,随后采用热交联固化方式制备MOFs@纳米纤维/聚硅氧烷渗透汽化膜;热交联固化条件:5~120℃/10min~24h,加热方式为鼓风烘箱、真空干燥箱或热空气吹扫中的一种。

8.根据权利要求7所述的纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜的制备方法,其特征在于,聚合物基体材料溶液为聚合物基体、催化剂和有机溶剂的混合溶液,聚合物基体材料包括A组份和B组份,A组份为乙烯基封端聚硅氧烷,B组份为氢封端聚硅氧烷,催化剂为铂催化剂、过氧化物催化剂中的一种;所用有机溶剂为正己烷、丙酮、氯仿、二氯甲烷或四氢呋喃中的一种或几种;混合溶液中聚合物基体材料质量分数为5~90wt%。

9.根据权利要求6所述的纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜的制备方法,其特征在于,所述紫外诱导交联固化的具体步骤为:将MOFs@纳米纤维杂化气凝胶膜浸没到聚合物基体材料溶液中2~120min,去除膜表面吸附的多余溶液,随后采用紫外诱导交联固化方法制备MOFs@纳米纤维/聚硅氧烷渗透汽化2

膜;紫外诱导交联条件:光强为5‑300mW/cm ,紫外灯光波长为190~400nm(优选波长为

365nm),光照时间为10~3000s。

10.根据权利要求9所述的纳米纤维/MOFs基优先透醇型渗透汽化膜的制备方法,其特征在于,聚合物基体材料溶液为聚合物基体和光引发剂的混合溶液,聚合物基体材料为甲基丙烯酸酯功能化聚硅氧烷、丙烯酸酯功能化聚硅氧烷、环氧基功能化聚硅氧烷中的一种,光引发剂为自由基光引发剂或阳离子光引发剂。自由基光引发剂为2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基丙酮、1‑羟基环己基苯基甲酮、2,4,6‑三甲基苯甲酰基‑二苯基氧化膦等中的一种或几种;

阳离子光引发剂为二芳基碘鎓盐、三芳基碘鎓盐、烷基碘鎓盐、异丙苯茂铁六氟磷酸盐等中的一种或几种。